我国行星化学学科发展现状与展望

行星化学的独特性

行星化学通常被认为是地球化学的一个分支。1984 年，我国著名地球化学家涂光炽定义“地球化学”是研究地球（包括部分天体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学。但是，随着科学的不断发展，行星化学学科与经典地球化学学科之间的差异性越来越明显。

研究对象的不同。经典地球化学目前主要以地球为研究对象，行星化学主要研究地外物质的化学元素和同位素组成及其演化过程。利用这些地外物质所携带的化学信息，反演太阳系的物质来源、星云气体和尘埃的聚集和吸积、行星及卫星的形成与演化过程（图 1）。行星化学或多或少地遵循地球上的化学演化规则，但是这些规则必须修改以适应太阳星云和不同行星的物理化学条件或起始成分。

研究物质的不同。行星化学研究对象的物质组成变化更大，包括返回的不同天体样品、来源于不同母体的陨石以及在陨石中发现的前太阳系颗粒物质。前太阳系颗粒是来源于其他恒星系的物质。不同星系物质的同位素组成是由恒星的核反应所决定的。因此，前太阳系颗粒是认识恒星内部核合成过程的探针，而且其矿物学和化学组成特征可以制约恒星的物理化学条件。此外，球粒陨石的形成和地球岩石的成因也有非常大的差别。

研究体系的不同。行星物质的定年体系与地球物质的定年相比更为多样化。除了常规的放射性同位素外，短寿命放射性同位素也被应用于行星化学的年代学中。灭绝核素被广泛地应用于太阳系早期演化过程的定年，可以利用¹⁸²Hf－¹⁸²W 体系测定包括类地行星核－幔分异时间和小行星金属－硅酸盐分异事件的时间，也可以利用²⁶Al－²⁶Mg体系测定太阳系早期物质的形成时间。形成于太阳系演化历史的最初始阶段的陨石物质，包括球粒陨石中的富钙铝难熔包体（CAI），可能保存了一些没受扰动的灭绝核素衰变的信息。灭绝核素不仅是太阳系早期演化的精确时间标尺，其衰变还提供了行星演化早期阶段的能量，因此陨石中灭绝核素的研究一直是行星化学的前沿领域 。金属稳定同位素的非质量分馏研究一直是探索太阳系物质起源与演化的重要方法。在行星形成过程中（包括早期的凝聚吸积、后期的核幔分异等），稳定同位素可能会发生质量分馏，因此稳定同位素的非质量分馏有助于了解太阳系物质的来源和各天体物质的相关性。因此，陨石中的短寿命放射性同位素衰变、宇宙射线辐射以及核合成异常产生的同位素非质量相关分馏为限定早期太阳系的演化历史、反演太阳系形成时的环境和示踪天体物质的来源及其关系提供了重要手段。

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